北邮AGC电路实验报告

自动增益控制（AGC）电路的设计

与实现

实验报告

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一．课题名称：自动增益控制电路的设计与实现

二．实验目的

1.了解AGC（自动增益控制）的自适应前置放大器的应用；

2.掌握AGC电路的一种实现方法；

3.提高独立设计电路和验证实验的能力。

三．实验摘要

自动增益控制电路的功能是在输入信号幅度变化较大时，能使输出信号幅度稳定不变或限制在一个很小范围内变化的特殊功能电路，简称为 AGC 电路。本实验采用短路双极晶体管直接进行小信号控制的方法，简单有效地实现AGC功能。

关键词：

自动增益控制，直流耦合互补级，电压跟随器，反馈

四．设计任务要求

1.基本要求：

设计一个AGC电路，要求设计指标以及给定条件为：

·输入信号：0.5～50mVrms；

·输出信号：0.5～1.5Vrms；

·信号带宽：100～5KHz。

2.提高要求：

设计一种采用其他方式的AGC电路。

五．设计思路和总体结构框图

设计思路

在处理输入的模拟信号时，经常会遇到通信信道或传感器衰减强度大幅变化的情况；另外，在其他应用中，如监控系统中的多个相同传感器返回的信号中，频谱结构和动态范围大体相似，而最大波幅却相差很多。此时，可以使用带自动增益控制的自适应前置放大器，使其增益应能随信号强弱而自动调整，以保持输出相对稳定。

AGC电路的实现有反馈控制、前馈控制和混合控制等三种，典型的反馈控制AGC由可变增益放大器（VGA）以及检波整流控制组成，本实验中电路采用了短路双极晶体管直接进行小信号控制的方法，从而简单而有效的实现AGC功能。

在下图1中，可变分压器由一个固定电阻R

1

和一个可变电阻构成，控制信号的交流振幅。可变电阻由采用基极—集电极短路方式的双极晶体管微分电阻实

现，为改变Q

1的电阻，可从一个有电压源V

2

和大阻值电阻R

2

组成的电流源直接

向短路晶体管注入电流。为防止R

2影响电路的交流电压传输特性，R

2

的阻值必须

远大于R

1

。

图表 1 由短路三极管构成的衰减器电路

对于输入Q1集电极的正电流的所有可用值，Q1的集电极－发射极饱和电压小于它的基极－发射极阈值电压，于是晶体管工作在有效状态，其VI特性曲线如图2所示。可以看出，短路晶体管的微分电阻与流过的直流电流成反比，即器件的微分电导直接与电流成正比。在工作状态下，共射极连接的双极型晶体管的电流放大系数一般在100或100以上，在相当大的电流范围内，微分电阻都正确地遵守这一规则。图中所示的晶体管至少可以在五个十倍程范围内控制微分电阻，即控制幅度超过100dB。

图表 2 VI特性曲线图显示短路晶体管相应的微分电阻图

将上述AGC 电路与一个放大电路相接，互相配合，即可以达到一个实现自动增益控制的放大电路。在本实验中采用一个8050型三极管和一个8550型三极管进行直流耦合互补级联提供大部分电路电压增益，并且利用一个8050型三极管作为缓冲极输入，一个8050型三极管作为射极跟随器输出。

总体结构框图

六．分块电路和总体电路的设计

分块电路

（1）输入缓冲极，其设计电路图如图3所示；

输入信号V IN 驱动缓冲极Q 1，它的旁路射极电阻R 3有四个作用：

① 它将Q 1的微分输出电阻提高到接近公式（1）所示的值。该电路中 的微分输出电阻增加很多，使R 4的阻值几乎可以唯一地确定这个输出电

阻。

R D1≈r be +(1+βr ce /r be )(R 3//r be ) （1） 输入信号 检波整流控制

可变增益

放大器 输出信号

②由于R3未旁路，使Q1电压增益降低至：

A Q1=－βR4/〔r be+(1+β)R3〕≈－R4/ R3 (2)

有助于Q1集电极电流－电压驱动的线性

③如公式（2）所示，未旁路的R

3

响应。

④Q1的基极微分输入电阻升至R dBASE=r be+(1+β)R3，与只有r be相比，它

远远大于Q1的瞬时工作点，并且对其依赖性较低。

图表3输入缓冲极电路图

（2）直流耦合互补级联放大部分，电路图如图4所示；

该部分利用直流耦合将Q2与Q3进行级联，构成互补放大器，在电路中对信号起到大部分的放大作用。

图表 4 直流耦合互补级联放大部分电路

（3）输出极，电路图如图5所示；

Q4作为射极跟随器作为输出端，R14将Q4与信号输出端隔离开来。

图表 5 输出极

（4）自动增益控制部分（AGC），电路图如图6所示，并且在该图基础上加上R4构成。

其中R4构成可变衰减器的固定电阻，类似于图1中的电阻R1，而Q6构成衰减器的可变电阻部分。Q5为Q6提供集电极驱动电流，Q5的共射极结构只需要

很少的基极电流。电阻R17决定了AGC的释放时间。电阻R19用于限制通过Q5和Q6的最大直流控制电流。D1和D2构成一个倍压整流器，从输出级Q4提取信号的一部分，为Q5生成控制电压。电阻R15决定了AGC的开始时间。当输入信号变大时，输出跟着增大，Q6的微分电阻就会跟这变小，输入进入放大级的信号就会变小，是输出减小；反之输入变小时，输出自动变大。从而实现自动增益控制功能。

图表 6 AGC

总体电路

最终设计的总体电路图如下：

电路参数如图中标示，输入信号为0.5～50mVrms，信号带宽为100～5KHZ（在5K～6KHz时也可以达到要求）